6种复种模式在宁夏引黄灌区推广的气候可行性研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0783

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (29): 93-102.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0783

• 资源·环境·生态·土壤·气象 • 上一篇下一篇

6种复种模式在宁夏引黄灌区推广的气候可行性研究

朱永宁¹^,²(), 李阳¹^,², 李剑萍¹^,²(), 南学军¹^,², 杜宏娟¹, 葛静³, 马阳¹, 李建秀⁴, 杨松⁵

¹ 中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，银川 750002
² 宁夏气象科学研究所，银川 750002
³ 宁夏大学农学院，银川 750021
⁴ 吴忠市农业技术推广服务中心，宁夏吴忠 751100
⁵ 内蒙古巴彦淖尔市农业气象试验站，内蒙古临河 015000

收稿日期:2022-09-07 修回日期:2022-11-25 出版日期:2023-10-15 发布日期:2023-10-11
通讯作者: 李剑萍，女，1971年出生，宁夏中宁人，正研级高级工程师，硕士研究生，主要从事应用气象方面的研究。通信地址：750002 宁夏银川市金凤区新昌西路71号，Tel：0951-5044391，E-mail：lijp_111@163.com。
作者简介:
朱永宁，男，1986年出生，宁夏海原人，高级工程师，硕士研究生，主要从事农业气象方面的研究。通信地址：750002 宁夏银川市金凤区新昌西路71号，Tel：0951-5029861，E-mail：zhuyongning.007@163.com。
基金资助:
中国气候变化专项“河套灌区复种制度推广的气候可行性研究”(CCSF202026); 第四批宁夏青年科技人才托举工程项目“枸杞主要发育期自动识别技术研究”(TJGC2019058); 宁夏重点研发计划（引才专项）项目“气候变化背景下中国西北季节连旱评价和预估系统研究”(2020BEB04028); 宁夏重点研发计划项目“一年两熟制麦玉生长特性及促早绿色高效关键技术研究与示范”(2023BCF01018-01)

Climatic Feasibility Research on the Popularization of Six Multiple Cropping Systems in Ningxia Yellow River Irrigation Area

ZHU Yongning¹^,²(), LI Yang¹^,², LI Jianping¹^,²(), NAN Xuejun¹^,², DU Hongjuan¹, GE Jing³, MA Yang¹, LI Jianxiu⁴, YANG Song⁵

¹ Key Laboratory for Meteorological Disaster Monitoring and Early Warning and Risk Management of Characteristic Agriculture in Arid Regions, China Meteorological Administration, Yinchuan 750002
² Ningxia Institute of Meteorological Sciences, Yinchuan 750002
³ School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021
⁴ Wuzhong Agricultural Technology Extension Service Center, Wuzhong, Ningxia 751100
⁵ Experimental Station of Agricultural Meteorology in Bayannaoer City, Linhe, Inner Mongolia 015000

Received:2022-09-07 Revised:2022-11-25 Published-:2023-10-15 Online:2023-10-11

摘要/Abstract

摘要：

为了探讨宁夏引黄灌区气候资源变化特征及不同复种模式的气候资源利用率及农业气象灾害频率，进而精准研究气候变化背景下不同复种模式在引黄灌区推广的气候可行性，为引黄灌区优化作物布局结构、提高气候资源利用率提供理论支撑。2019—2020年，在宁夏吴忠市对冬小麦—水稻、冬小麦—青贮玉米、冬牧草—水稻、春小麦—饲草大麦、饲草大麦—向日葵和冬牧草-青贮玉米6种复种模式开展大田交叉试验，以气象数据、田间试验数据、社会经济数据为基础，分析各种复种模式的气候资源利用率及农业气象灾害发生频率，探究宁夏引黄灌区不同复种模式大面积推广的气候可行性。结果表明：1971—2020年，宁夏引黄灌区热量资源显著增加，日照资源和降水资源变化不明显，复种模式的光能利用率和光温资源利用率分别比现有单种模式的高0.16%、18.66%。结合气候资源保证率和农业气象灾害（冬小麦/冬牧草越冬冻害、小麦干热风、水稻低温冷害，青贮玉米高温热害/倒伏）发生频率，得到6种复种模式在不同区域的可推广性：冬牧草—水稻适合在贺兰、银川、利通区和大武口区推广，在惠农、陶乐、永宁、中宁、平罗和青铜峡可小范围试种；冬小麦—水稻可在利通区推广，在青铜峡、中宁、永宁和银川小范围试种；冬小麦—青贮玉米适合在利通区、青铜峡和中宁可推广，永宁和银川可将这种模式作为“两年三熟制”的选择；春小麦—饲草大麦、饲草大麦—向日葵和冬牧草—青贮玉米在宁夏引黄灌区各地均可推广。气候变暖为宁夏引黄灌区开展复种提供了有利条件，现有的单种模式的光能利用率和光温资源利用率平均值均低于复种模式，各地发生农业气象灾害频率不同，应因地制宜地推广复种模式，提高气候资源利用率和单位面积产出。

关键词: 宁夏引黄灌区, 复种, 保证率, 农业气象灾害, 气候可行性

Abstract:

To explore the change characteristics of climate resources, the utilization rate of climate resources and the frequency of agrometeorological disasters of different multiple cropping models in the Yellow River irrigation area of Ningxia, and then precisely study the climatic feasibility of the promotion of different multiple cropping models in the Yellow River irrigation area under the background of climate change, so as to provide theoretical support for optimizing the crop layout structure and improving the utilization rate of climate resources in the Yellow River irrigation area, six field crossover experiments of multiple cropping of winter wheat—rice, winter wheat—silage corn, winter herbage—rice, spring wheat—forage barley, forage barley—sunflower and winter herbage—silage corn, were carried out from 2019 to 2020 in Wuzhong City, Ningxia. Based on meteorological data, field experiment data and socio-economic data, the utilization rate of climate resources and the frequency of agrometeorological disasters of various multiple cropping modes were analyzed to explore the climatic feasibility of large-scale extension of different multiple cropping models in the irrigated area of Yellow River in Ningxia. The results showed that the heat resources increased significantly, while the sunshine resources and precipitation resources did not change significantly during 1971 to 2020. The light energy utilization rate and light temperature resources utilization rate of the complex mode were 0.16% and 18.66% higher than the existing single mode, respectively. Combined with the guarantee rate of climate resources and the occurrence frequency of agrometeorological disasters (winter wheat/winter herbage overwintering freezing damage, dry hot air of wheat, low temperature freezing damage of rice, high temperature heat damage/lodging of silage corn), we got the scalability of six multiple cropping models in different regions: winter herbage—rice was suitable for promotion in Helan, Yinchuan, Litong District and Dawukou District, and could be tested in a small range in Huinong, Taole, Yongning, Zhongning, Pingluo and Qingtongxia; winter wheat—rice could be popularized in Litong District and planted in small areas in Qingtongxia, Zhongning, Yongning and Yinchuan; winter wheat—silage corn was suitable for promotion in Litong District, Qingtongxia and Zhongning, and Yongning and Yinchuan could use the model for the choice of “three-ripening system in two years”; spring wheat—forage barley, forage barley—sunflower and winter herbage—silage corn could be popularized in all irrigation area of Yellow River in Ningxia. Climate warming provides favorable conditions for multiple cropping in the irrigated area of Yellow River in Ningxia. The average utilization rate of light energy and light temperature resources of the existing single model is lower than that of the multi-cropping model. The frequency of agrometeorological disasters is different in different regions. Therefore, the multi-cropping model should be promoted according to local conditions to improve the utilization rate of climate resources and the output per unit area.

Key words: Ningxia Yellow River Irrigation Area, multiple cropping, guarantee rate, agrometeorological disasters, climatic feasibility

朱永宁, 李阳, 李剑萍, 南学军, 杜宏娟, 葛静, 马阳, 李建秀, 杨松. 6种复种模式在宁夏引黄灌区推广的气候可行性研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(29): 93-102.

ZHU Yongning, LI Yang, LI Jianping, NAN Xuejun, DU Hongjuan, GE Jing, MA Yang, LI Jianxiu, YANG Song. Climatic Feasibility Research on the Popularization of Six Multiple Cropping Systems in Ningxia Yellow River Irrigation Area[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(29): 93-102.

图/表 7

图1. 试验点位置

试验处理	种植模式
T₁	冬小麦—水稻
T₂	冬小麦—青贮玉米
T₃	冬牧草—水稻
T₄	春小麦—饲草大麦
T₅	饲草大麦—向日葵
T₆	冬牧草-青贮玉米

表1. 田间试验设计

参数	意义	水稻	春小麦	冬小麦	青贮玉米	冬牧草	饲草大麦	向日葵
$α$	植物群体反射率	0.06	0.06	0.06	0.08	0.06	0.06	0.08
$β$	植物繁茂群体透光率	0.08	0.10	0.10	0.06	0.10	0.10	0.06
$γ$	超过光饱和点光的比例	0.05	0.03	0.03	0.01	0.03	0.03	0.02
$ρ$	作物非光合器官截获的辐射比例	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10
$ω$	呼吸作用的耗损率	0.33	0.33	0.33	0.30	0.33	0.33	0.32
$φ$	光合作用量子效率	0.22	0.22	0.22	0.22	0.22	0.22	0.22
$λ$	植物体无机养分含量	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08
$χ$	含水率	0.14	0.14	0.14	0.14	0.14	0.14	0.14
f(L)	作物叶面积动态变化订正值	0.56	0.56	0.56	0.58	0.56	0.56	0.64
E	经济系数	0.45	0.45	0.45	0.40	0.45	0.45	0.32
H	作物干重热值	16.9	17.8	17.8	17.2	17.8	17.8	18.0
ε	光合有效辐射能量占总辐射能量的比例	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49

参数	意义	水稻	春小麦	冬小麦	青贮玉米	冬牧草	饲草大麦	向日葵
$α$	植物群体反射率	0.06	0.06	0.06	0.08	0.06	0.06	0.08
$β$	植物繁茂群体透光率	0.08	0.10	0.10	0.06	0.10	0.10	0.06
$γ$	超过光饱和点光的比例	0.05	0.03	0.03	0.01	0.03	0.03	0.02
$ρ$	作物非光合器官截获的辐射比例	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10
$ω$	呼吸作用的耗损率	0.33	0.33	0.33	0.30	0.33	0.33	0.32
$φ$	光合作用量子效率	0.22	0.22	0.22	0.22	0.22	0.22	0.22
$λ$	植物体无机养分含量	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08	0.08
$χ$	含水率	0.14	0.14	0.14	0.14	0.14	0.14	0.14
f(L)	作物叶面积动态变化订正值	0.56	0.56	0.56	0.58	0.56	0.56	0.64
E	经济系数	0.45	0.45	0.45	0.40	0.45	0.45	0.32
H	作物干重热值	16.9	17.8	17.8	17.2	17.8	17.8	18.0
ε	光合有效辐射能量占总辐射能量的比例	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49	0.49

表2. 各项参数意义

农业气象灾害	指标
冬小麦越冬冻害	年极端最低气温<-22℃
冬牧草越冬冻害	年极端最低气温<-25℃
小麦干热风	日最高气温>32℃，且14:00时空气相对湿度<30%
水稻孕穗期低温冷害	8月上旬日最低气温≤15℃
水稻抽穗扬花期低温冷害	8月中旬日最低气温≤12℃
青贮玉米高温热害	8月下旬到9月上旬日最高气温≥32℃
青贮玉米倒伏	土壤相对湿度≥90%，且风速≥12.0 m/s；或者风速大于≥13.9 m/s

表3. 几种农业气象灾害指标

图2. 引黄灌区1971—2020年平均气温、无霜期、日照及降水量变化趋势

作物种植模式	经济产量/(kg/hm²)	光能利用率/%	光温资源利用率/%
水稻	8775	0.95	36.02
春小麦	5700	0.75	23.84
玉米	9150	1.08	36.83
冬牧草—水稻	14490	0.83	42.03
冬小麦—水稻	22508	1.16	72.72
冬小麦—青贮玉米	16508	1.04	59.61
春小麦—饲草大麦	14488	1.29	42.40
饲草大麦—向日葵	13650	1.12	37.70

表4. 引黄灌区不同种植模式的气候资源利用率

图3. 不同复种制度在引黄灌区开展推广的可行性

参考文献 29

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Climatic Feasibility Research on the Popularization of Six Multiple Cropping Systems in Ningxia Yellow River Irrigation Area

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